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丁文华:中国工程院院士、中央电视台总工程师

发表日期:2014年06月04日      共浏览 2096 次      编辑:

尊敬的邬贺铨院士、刘韵洁院士、Prof.Scott  Shenker,尊敬的各位专家,非常高兴能够有机会在这儿跟大家汇报一下我们电视台,或者作为广电内容提供商这方面的一些现在的情况。我觉得这次刘院士提的题目非常好,大家来考虑下一代的,未来的网络应该是一个什么样的架构。我们可能现在的问题怎么会兑现到未来的网络架构当中。所以说我也是借这个题目把我们这边的情况跟大家做一个交流。应该说我们这边更多的还是从内容的使用角度来去考量这些情况。因为在座的可能更多的都是,还是做网络方面的专家,我简单把我们电视台现在网络基本的情况跟大家做一个简报。

我们电视台整个制作,过去如果2000年之前是两条线,一条是我们基于信号的传输的体系,用来做直播,历来这个体系都是电视台主要的。当然还有一个体系就是我们用磁带作为一个制作的体系。我们这个10年,我们已经完成了把磁带,所谓原来的全部进入网络制播的情况。我们制作线已经全部基于网络进行,基于通用计算机进行我们的采集、制作、播出了。但是我们原来传统基于信号传输体系,现在仍然还是基于同网的这么一个传输体制一直到现在我们正在部署的高清。但是现象这一块的IT化才是我们今天讨论的话题。我们在信号的传输体系,我们怎么向IT化进行转变的。广播电视的标准在2013年已经完成了超高清技术的定义,大家能够看到的,我们现在经常看到的就是说的所谓UHDTV,实际上是分成两个。第一个就是现在高清1920×1080像素提高水平和垂直方面,分别提高1倍,就是得到是3840到2160,这就是我们现在常常说的UHDTV,实际上是UHDTV1,UHDTV2是在3840基础上再乘2得到的7680×4320,随着在高清这方面还有帧率上巨大的变化。我们现在看到的电视都是用50长隔行扫描的,实际上到了超高清UHD的时候已经变成了50长逐行扫描。信息量再乘2,是这么一个关系。在这个里头具体还保持了不同的帧率,像兼容的一个可能。大家经常还有一个词所谓4K,还有甚至提8K,实际上这方面4K和UHD1是对等的,电视原来是1920,现在是2048,水平的点阵比我们宽,适合电影。现在4K更多是说的电影是4096的宽度,基本数据量是差不多的。日本提到的8K对应是UHDTV2,大家要有一个基本的印象。


相关标准除了完成基本数据的定义以外,当然了高清电视还有其他,有数据深度,还有彩色矩阵比现在更高。其中一个最基本是按照整个文件的体系,从原来的高清到超高清的时候,相关数据的匹配的技术参数也完全都能够确定下来。从原来我们基于的1.5G的这样一个标准高清的数据量会扩展到根实际的数据量。这个里面具体的,我们现在所谓的大家看到的,实际上这一块是一个标准的1.5G数据量,对应我们现在就是一根高清的信号数据量。这个数据量要如果把它变成我们现在刚刚符合标准超高清,至少要有两根10G进行支撑。整个架构的体系上至少需要一根实际传输的,才可能承载我们一个马上即将来临的UHD。如何形成下一代的支撑体系呢,我们面临两种方案,一种方案实际上就是我们现在继续把我们SDI的信号继续走这条路线,这样的话相关的接口规范,肯定还会再走广播的协定,我们还要使用广播专用的设备。这样一个基础架构的建设会需要更大的一个规模,而需要投入更高的一个成本。事实上我们正在探索另外一条路,把我们广播电视台广播传播体系IP化,这个也是我们正在考虑非常重要的一个方向。在这个里头呢,这个方法实际上我们还是要用到我们原来,原来通过制作线,在制作体系里头,我们已经全部用了通用计算机网络、资源、存储、通用的平台完成我们广电的制作。我们的信号传输是不是也可以运用通用的设备来承载我们更高码率的传输体系,使得我们成本,或者今后在分发这方面产生更大的收益呢,这个显然我们考虑IP化也是我们一个必然的方向。考虑到我们电视台具体情况,要使用信号,把我们整个信号全部IP化,是有一些应用前提的。其他因素不说,我们要求的管理和控制是非常严格的,毕竟我们对应还是广大电视收看的观众,作为内容的分发,不能出现任何的差池。整个信号的实时性,以及这个带宽确保不能有丝毫闪失这方面,是非常关键的因素。这个体系和我们现在的IP网络里头,数据包的转发随机,带宽的保证是一个要QIS来定义的话,这个事对我们广电来说还是面临非常大的挑战。除此之外,我们整个的系统适配方面,我们把信号揉入IP以后,会有很多处理,而在这一方面作为IP来说,能不能适配,当然了,整个架构的高可靠,这也是一个非常关键的问题。我们从管理上,不管刚刚刘院士说到管理层控制层,还包括我们底下数据层,这些层面也都是对我们来说,应该最大限度的,应该基于可管理。这一块是我们IP应用的前提,我们过去和现在正在使用的呢,我们还是继续我们整个信号通过是基于信号矩阵进行支撑的。中央电视台新台矩阵是支持上千路高清信号的输入和输出作为内外的信号的交换,同时呢,这种矩阵的体系没有任何的延时,几乎可以忽略不及,大信号的吞吐,一旦建好了这个规模,通常来说至少支持10年以上我到电视台工作了30年,换了三代矩阵,十年换一个核心的大矩阵。大量传输都是无压缩的信号流入,我们希望这一块的信号传输,载质量上不做任何的代差。IP这方面的处理大家都非常清楚,这方面实际上还是和和我们这边整个基于包的基于路由的交换,还是有比较大的差异,如果简单的引进还是会有很多的问,这样的话对于我们实时带宽方面都会面临着一个挑战。我们可以看到我们现在如果要把我们现在的高清的,或者是常用的SDI信号填到以太网里面去,可以看到高清的实际,我们可以承载6路高清的信号。我们相关标准承载,马上就要来临的UHDTV1,我们一个40G的以太网才可以承载3路的信号。如果把我们信号送到其他相关像B2B传输的话,一个实际万兆的网络支撑是一个最基本的要求。我们还需要相关设备的端口适配,以及IP封装的支撑。

按照这么一个思路,我们可以简单的对一个,累了这样一个规模矩阵,是我们一个演播室支撑的矩阵。他就需要一个万兆20个端口的交换机作为支撑。这个刚刚提到只是实时和带宽的问题,在系统适配上,我们广播信号整个矩阵周边还有矩阵的本身,还有很多的问题。包括处理同步延时,包括信号相关在这个层面的矫正,声音适配这些东西,都还有林林总总很多事情。这些事情如果全部拿到现在我们原来映射上的东西放到IP路由交换当中,这些东西要进行适配,恐怕还不这么简单。我们在,实际上现在在整个的内部处理的信号分成两类,一类实际上是我们经常用到的,第一类,通常都是TS,通常来说都是270兆以下的,不管是今后在传H2.5更高的类似这样的AVS,我们都是270兆以下,我们用到的直接更多的还有一类就是我们所谓的起步就是270,下一步马上是10.692G,以这些为基本单位数量的增加实际上我们不管是基于日后,我们台内传输这方面的要求。当然了,我们在之间的要求就是,还有跨广域的网络的延时,网络的延时差,这里看到的就是,这部分的数据,我们都已经给出具体的指标。如果是广域这一块的,你传输链路延时控制在150毫秒,我们都可以让信号完美无缺的转换。这一块都已经界定好了。IP自身设备这方面的高可靠,也应该说不是我们一个非常大的担心。更复杂,我们在路由控制这个层面和数据传输的层面怎么耦合,这个层面是我们最为关心的,上层管理,我们也都有相应的机制,从这一块来考虑,传统广播运营商来说的话,他的诉求不管抵什么东西。现在我看到的这一块管理就跟传统过去的交叉矩阵这方面是一样的就行了,我们如何来管理下面的控制和到数据的两个层面,是我们最大的问题。在这个里面举例来说我们经常会出现一路信号切给多路,过去我们只是交差点,直接把信号分配出去,现在就需要通过来进行,把信号复制出去,来这样操作。同时每一路信号路由底层的跟踪,作为广播者来说,我们需要透明者的看到,不是在说你从这儿传到哪儿,怎么传。即时的切换得不到信号,在管理层都可能出现担心。特别是引入了压缩以后,现在的要如果IP是通吃的,不管你是什么样的码率,不管数据花费还是到我们的TS,实际上无所谓,这样的话给我们一个业务多承载是提供了一个好处,对于管理上来说,压缩和信号,一个是鸡蛋是压缩的,这样就会产生很多的适配问题包括延时问题,包括每个端口是不是都要配置边界压缩的问题。出现了一个信号过去,我还以为是鸡蛋直接使呢,切上去不行了,需要解。类似这样的问题都可能对管理上产生一些冲击。我们基于这些林林总总的考虑,我们现在已经搭起了整个IP化信号传输的体系,整个网络的架构,对于信号这一块传输的分发网络,我们现在另外在构建,这一块的实时性,网络带宽,一个可管理的问题还是有很多的担心,我们现在给拨开。上午刘院士还有Prof.Scott  Shenker都在提到的一些网络虚拟层的使用。我们也非常乐意能在这方面做一些尝试来进入。

我们在核心设备交换这方面,到底是什么样的作业,这一块还有广播工业界还有思路,头一两年,大家还是把IP作为一个传输的这么一个接口,设备的内部实际上还是用传统信号来处理,只是把传输通过IP封装,作为端到端的传输,是这么一个机制。我个人认为,这一种的机制恐怕还是一个过度性的相关的方案。当然了,到了今年在原来的思路上,事实上我们还是要用通用的,来进行我们整个信号IP封装以后进行数据包的传输,我们相关的端口的设备做外围的适配。美国广播的厂家在路由控制层面下了很大的工夫,SDN相关的网络叫做,来做专门这方面的路由的控制,我们基本上可以看到广播界生产商已经能够做出一个基于通用路由设备,可以支持上千路输入输出的总线交换能力达到46个的交换的能力。

面向超高清下一代的应用,我们肯定是期待下一代的网络带宽传输至少从实际40G甚至百G的端口进行一个传输,我刚刚讨论的东西,仍然能够把我们下一代所说的超高清信号压缩到20M带宽,把这个信号送到用户的前端,现在经常会举例来说,像数字影院的信号,使用还有很多大的卖场的使用,他们迫切的需要一些高质量的信号,怎么把这些信号送给他们,现在也有一些基于,我们现在高清的压10倍,变成了150M的信号,接近无损的传输。超高清信号通过节拍压到1—2个以太网上做公共的传输。必须要保证广播级的特点。

实际上我们也看到一个2012年相关的厂家提供的一个情况,我今年看到了,相关支持广电这一块,相关的40G的路由核心交换设备,已经开始进入广电,他们预计在2017年达到一个最大的,达到一个充分使用的这么一个情况。这一块的资源,我们相信不会有太大的担心,UHDTV的发展,韩国已经开了超高清的电视频道。日本会在2020年奥运会期间开UHD2的8K的更高的电视的播出,类似这样,我们国内这样的情况,在广电总局这方面考量也会在2018年左右开出超高清电视频道,这方面。

最后我想做一个简单的小结,随着IT技术突飞猛进的发展,我们有充分的信心来应对我们未来的发展,我们也相信通过在座的各位推进下一代乃至未来网络的发展,使得我们广电也能大上快速网络。必须要紧密广电专有业务的特点,像我们这些特点,不管是在,我也相信这个过程是一个渐进,是一个融合的一个过程,这个过程,我们会在下一个两三年的时间,我们完成这样一个架构,谢谢各位专家!